物理与能源学院简介
发布时间: 2012-06-05    浏览次数: 5544


(招生咨询电话:0591-22868189  网站:http://cpe.fjnu.edu.cn

物理与能源学院的历史渊源可以追溯到1907年福建优级师范学堂创办的理化科。19539月,由华南女子文理学院、福建协和大学等教学研究机构中的相关专业合并组成了福建师范学院物理学系,1972年更名为福建师范大学物理学系。2003年在整合和优化原物理学系和原校实验中心部分资源的基础上,组建物理与光电信息科技学院;根据学校工科学院组建方案,2012年物理与光电信息科技学院分设为物理与能源学院、光电与信息工程学院。

物理与能源学院现拥有近5000平方米的教学科研实验室,校园环境优美。拥有3000多万元的仪器设备,为教学科研和人才培养提供良好的实验条件。学院下设物理系、能源与材料系、实验中心、大学物理教学部、量子调控研究所、新能源工程中心。学院现有专任教师52人,其中教授9人,副教授21人,博士生导师6人,硕士生导师35人,具有博士学位的教师26人。学校特聘著名物理学家郭光灿院士为双聘院士,并任物理与能源学院首任名誉院长。学院有国家级教学名师1人、教育部新世纪优秀人才1人,省杰出人民教师1人、省级教学名师1人、省五一奖章获得者1人,省师德先进个人1人。


旗山校区实验楼一角

学科与专业建设:

学院现有凝聚态物理福建省重点学科、凝聚态物理福建省研究生教育创新基地,凝聚态物理福建省高等学校科技创新团队,拥有物理学博士学位授权一级学科点(含凝聚态物理、理论物理和光学等二级学科博士学位授权点)、物理学硕士学位授权一级学科点(含光学、理论物理、凝聚态物理、无线电物理、粒子物理与原子核物理等二级学科硕士学位授权点)、(物理)课程与教学论硕士学位授权点,另有物理教育硕士等专业硕士点。拥有物理学、材料物理和新能源科学与工程等3个本科专业,其中物理学专业是国家级特色专业和国家级高等学校“专业综合改革试点”项目(首批等额报教育部审批)。最近,组织申报自主设置的能源与材料物理二级学科博士点及跨学科交叉的能源与材料工程硕士点。有望建成从本科到硕士直至博士的完整的新能源、材料物理培养体系。

人才培养:

学院大力加强本科教学建设和管理,重视专业、团队和课程建设,努力提升教学质量。据统计共获得了8个国字号16个省字号的教学成果奖和“质量工程”项目,形成了三个办学特色。

特色之一:物理实验教学模式创新与实践。二十多年来,物理实验教学改革依托物理实验教学示范中心,以“规范性、先进性、创新性和应用性”为培养目标,形成了一个特色鲜明的实验教学特色。经过二十多年的教学改革与实践,取得了丰硕的成果:2009年“以队伍、课程和创新平台建设为核心,全面提升大学物理实验教学质量”获得国家级优秀教学成果二等奖;2005年“大学物理实验教学改革与实践”获得福建省优秀教学成果一等奖;2007年年“面向21世纪高师物理实验新教学模式的实践与研究”获得福建省优秀教学成果二等奖;2010《大学物理实验》被评为国家级精品课程;2010大学物理实验教学团队”被评为国家级教学团队由国家级教学名师黄志高教授主编了一套特色鲜明的物理实验系列教材,其中《大学物理实验》2008年在高等教育出版社出版,《新编大学物理实验》和《近代物理实验》2011年在科学出版社出版。

以队伍、课程和创新平台建设为核心,全面提升大学物理实验教学质量”2009年获得国家级优秀教学成果二等奖

2010131下午教育部高等教育司张大良司长莅临国家级物理学实验教学示范中心考察指导

特色之二:深入中学,导控探索,师能突出物理学专业始终坚持面向中学、深入中学、服务中学,不断强化教师教育特色。1982年开始,物理系中学教材教法教研室的白炳汉老师、章镇老师和王伟陈老师深入中学、开展中学物理教改五年跟踪实验,总结出一套比较系统的“中学物理导控探索教学法”,其成果于1989年获得全国优秀教学成果奖。其后,陈峰、黄淑清、林钦和郑渊方等老师在中学物理教学论系列课程改革、物理新课程实施、师范生教学技能和教具设计能力的培养等方面做出突出成绩。先后获得1项国家级教学成果二等奖,3项省优秀教学成果一、二等奖,2教育部“基础教育研究成果”二、三等奖,1 “东芝杯·中国师范大学理科师范生教学技能创新大赛”唯一最高奖“创新奖”,连续三届共19名学生参加全国大学生中学物理教学技能大赛并全部获得一等奖。

 

2010届学生王素云在第三届东芝杯·中国师范大学理科师范生教学技能创新大赛获大赛唯一最高奖创新奖

特色之三:理工结合人才培养模式的探索。以国家能源领域重大需求为牵引,以物理学核心学科为支撑,将物理基础学科与能源材料与工程学科交叉融合,实现基础研究与应用研究有机结合。结合物理与能源学院的特点,在学校“高水平理科、有特色工科”总体建设思路下,建设“一理一工”实验平台,即物理学实验教学示范中心和新能源工程中心。这两个平台互为支撑,理科平台为工科发展提供理论支撑,工科平台为理论应用提供实践舞台。同时,开设物理学基础学科拔尖人才班和能源工程卓越工程师班,构建一些共享的理论和工程课程,做到理工渗透,大力培养复合型优秀人才。

科研平台:

学院着力建设量子调控及新能源材料重点实验室和太阳能工程研究中心两个一理一工的实验平台。量子调控及新能源材料重点实验室下设量子信息、自旋电子调控、太阳能光伏光热、锂电池材料和先进材料设计等五个研究室。太阳能工程研究中心下设锂离子电池工程实验室、太阳能新材料工程实验室、太阳能光热工程实验室、太阳能发电工程实验室和节能光源工程研究室。

 

科学研究:

以物理学一级学科博士点、凝聚态物理福建省重点学科、凝聚态物理福建省研究生教育创新基地为依托,开展量子调控与先进材料设计、纳米材料与纳米器件、自旋电子材料、光电子材料及应用、太阳能光伏和光热工程、锂电池等方面研究。2005年以来团队成员承担了100多项国家级、省级科研课题,其中国家级、省部重点和重点产学研合作课题30多项。在国内外学术刊物上发表了360多篇学术研究论文,其中被SCI收录232篇,在国际著名杂志ACS Nano Phys. Rev. Lett.CarbonJ. Power SourceSCI一区发表8篇,在Phys. Rev. APhys. Rev. BAppl. Phys. Lett.SCI二区发表42篇。研究论文得到国际同行的广泛关注,多篇论文引用超过40篇次。共申请了25项发明专利,授权12项。4项成果获得省科学技术奖,其中自然科学奖二等奖1项、三等奖1项,科技进步奖二等奖2项。同时,与厦门爱特鸥光电实业有限公司、福州众望达太阳能科技有限公司、福州日同辉太阳能应用技术有限公司、福建武夷山百盛生态能源有限公司企业建立校企合作并把项目实现转化,产值超过1亿元,产生较大的经济社会效益。特别,协同福州众望达太阳能科技有限公司与政府和科研机构签订了可再生能源示范项目监测数据管理中心的平台”系列横向合作项目,可望为区域经济和社会发展做出贡献。

◆主要研究方向

1量子信息与冷原子系统的操控

本方向主要研究了超冷费米系统的物性、量子态的特性及量子信息处理的物理实现。该方向承担4项国家自然科学基金项目和1973子课题,已在PRLPRAPRBAPLJOSAB等国内外物理学著名学术刊物上发表SCI收录论文80余篇。1)在超冷原子系统方面研究了自旋轨道耦合超冷费米气体的有限温相图和三相点的性质,相关研究成果近期刚发表在国际著名的物理评论快报上Phys. Rev. Lett. 108, 080406 (2012)。另外,还研究了偶极相互作用费米气体的热力学性质、超冷费米原子气体的非线性激发、超冷费米原子超流及BCS-BEC渡越理论等,相关研究成果发表在Phys. Rev. APhys. Rev. BNew Journal of Physics等刊物上。2)在量子态的特性研究方面,我们讨论了一些特殊量子态的纠缠特性,相关研究成果多次发表在Phys. Rev. A上,其中1SCI收录论文它引90余次[Phys. Rev. A 69, 022310 (2004)],另一篇发表在该刊物的快速通信栏目上[Phys. Rev. A 78, 030302(R) (2008)]3)在量子信息的物理实现方面,探讨了如何有效地利用腔QED等系统实现对量子态演化的操控,提出了一些能克服某些实际噪声影响的量子信息处理方案,为相关实验提供理论支持,相关研究成果多次发表在Phys. Rev. AAppl. Phys. Lett.上。

2自旋量子调控及自旋电子材料

自旋量子调控及自旋电子材料、磁性材料是我们研究历史最长的方向之一,我们从上世纪八十年代开始非晶态磁性合金研究1989年、1990年就连续在物理学报发表三篇磁性材料方面论文,至今已在Adv. Funct. Mater.Phys. Rev. BAppl. Phys. Lett.Euro. Phys. J. BJ. Appl. Phys.SCI收录刊物发表100多篇学术论文。且荣获福建省科学技术奖(自然科学)二等奖1项,承担国家自然科学基金3项,教育部新世纪优秀人才支持计划项目1项,福建省杰出青年基金1项,其他省部级项目12项。高频铁磁薄膜、稀土永磁材料、碳基材料、新型磁熵变材料、庞磁电阻、稀磁半导体、多铁磁电耦合材料等方面形成了自己的特色和优势。

 

3. 太阳能光伏光热新材料

在新型太阳能光热材料研究方面,研发彩色的太阳能选择性吸收薄膜。研究镀膜工艺条件、材料成分比例以及多层膜的优化设计对制备多层膜的颜色、吸收率、发射率及结构等特性的影响因素。在新型太阳能光伏材料研究方面,研发复合氧化物、铜铟镓锡和有机聚合物等新型太阳能电池。同时,探索提高太阳能电池转换效率的有效途径,如利用表面等离子体亚波长微结构材料提高太阳能电池效率;利用量子剪裁材料提高太阳能电池效率所研究的纳米复合薄膜有望作为薄膜式太阳能电池的光转换片,提高其光电转换效率。

该方向近5年来共承担国家级和省级以上课题6项,发表论文30余篇,有11篇被SCI收录,有19篇被EI收录,1项成果获2010年度福建省科技进步奖二等奖。

4. LED 发光

在高亮度LED基础研究方面,研究了高亮度LED的光衰的特性及其机理,对大功率LED进行加速老化,在老化过程中结合LED的光、色、电特性测试,研究其额定寿命,阐述了其不同老化阶段(前期慢衰减和后期快衰减)的相应老化机理。结合LED的热阻测试,建立LED各部分的热阻模型,利用热阻模型从加速老化的热阻和寿命反推到常温、额定电流下的热阻和寿命,说明老化的主要失效原因和改进措施。研究匹配紫外GaInN芯片的单一白光高效LED荧光粉,在稀土掺杂的硅酸盐和钼酸盐中寻找新型材料,并研究其发光特性。制备纳米级颗粒的新型钼酸盐LED荧光粉,阐述纳米效应对荧光粉发光效率的有利影响。该方向已发表论文20余篇,其中SCI收录9篇,EI收录15篇。

5.锂电池材料

锂离子电源及其相关产业已经成为全球关注与致力发展的新兴领域。我们以具有平稳充放电平台的LiFePO4Li4Ti5O12和纳米材料(Si基、C基、金属和氧化物)为研究对象,采用常规的材料制备方法和纳米颗粒表面修饰工艺,通过表面修饰纳米材料提高材料的电导率,且降低电极的电位和极化效应,进而增强材料的高倍率充放电性能。表面修饰改进锂离子电池的温度稳定性和高倍率充放电性能已取得较好的成果。例如,最近我们利用固相合成技术成功制备了炭包覆磷酸铁锂正极材料,按照一定比例涂布成正极片后置于真空腔内,通过简单的热蒸发技术,以单晶硅为原料,在LiFePO4正极片表面生长一层非晶硅薄膜,裁片并组装成半电池。研究发现,蒸镀非晶硅薄膜后在0.2C电流密度下充放电,电池的高温(60)充放电性能得到了改善;经过高温存储(60下静置2天)的电池,改性后电池的电化学性能显著提高,尤其是倍率性能。研究结果发表在SCI一区刊物Electrochimica Acta上,最近又有一篇文章被SCI一区刊物J. Power Sources接受发表有关锂离子电池研究方面,已在Electrochimica ActaInt. J. Electrochi. Sci.等发表10多篇论文,已申请了4项相关的发明专利, 其中1项已获得授权。

在碳基材料的制备、处理及电沉积法构筑电极方面,利用湿化学法及电沉积法制备碳载纳米催化剂复合材料,设计合成了系列结构可控的碳复合金属氧化物或贵金属(为单壁管、多壁管、纳米角及石墨烯等;金属为锰、铁、钴及钴铁二元氧化物等;及贵金属铂、钯等)复合材料,并用于电池储能研究。在锂空气电池研究方面开发了完备的锂空气电池组装、测试及分析平台,首次使用氧化锰直接负载在多壁碳纳米管上并直接用作锂空气电池正极材料的研究,获得的电池有出色的电化学性能。相关工作已在ACS Appl. Mate. IntefaceChem. Comm.Electrochem. Comm.J. Phys. Chem. CJ. Mater. Chem.RSC Advs.等杂志发表,其中SCI一区4篇。

6.先进材料设计

基于Monte Carlo模拟,开展纳米磁性材料和自旋电子材料磁特性的模拟研究。自2000年开始,开展了磁电阻效应的模型设计及其应用、磁性纳米结构材料磁化动力学模拟及其应用等系列研究。计算了原子团、纳米线和磁性薄膜的磁特性。主要研究结果为:(1)在磁性原子团中首先发现了组态各向异性,同时发现一种包裹强各向异性表面层的磁性原子团出现异常的一级相变。(2)首次提出一种计算三维磁取向下磁化动力学行为的新方法,研究了二维和三维海森堡磁性薄膜的平均磁化强度的动力学相图和标度律。(3)首次提出了一种隧穿磁电阻与原子团磁矩的相对取向、原子团的内在特性、库仑阻塞效应共作用的双层次模型。特别是“纳米结构材料的隧穿磁电阻的Monte Carlo模拟”[Phys. Rev. B 69, 094420 (2004)]单篇引用60多次。其中国际最著名物理学杂志Phys. Rev. Lett.Phys. Rev. BJ. Appl. Phys.中的文章引用了该文的研究模型。

基于第一性原理和Monte Carlo方法,系统地研究离子掺杂、共掺杂和缺陷态以及尺寸效应等微结构变化对ZnO基半导体材料的电学和磁学特性的影响。以近年来十分关注的金属/高介电(K)栅作为研究对象,磁性合金/K栅界面微结构和自旋组态对有效功函数及界面静电势的影响机制。利用CSi基和Ni等金属材料对LiFePO4正极材料的表面修饰对复合材料的结构稳定性的影响,探索这种增强的复合材料的结构稳定性和高倍率充放电特性优异的物理机理。

该方向在Appl. Phys. Lett.Phys. Rev. BNanotechnology等杂志发表90多篇学术论文,其中60多篇被SCI收录、EI收录。研究结果被引用300多次,被国际最著名物理学杂志Phys. Rev. Lett.Phys. Rev. BJ. Appl. Phys.引用20多次。部分成果2008年获福建省自然科学奖三等奖。这些成果为新材料设计提供了一个新的思路,得到了国内外同行的重视,《物理学进展》邀请我们撰写相关的评论文章。

7.太阳能光热与发电工程

研制的吸热效率达67%、耐候性好、强度高、易与建筑结合的平板型太阳能集热器,已进入规模生产阶段,达到20m2的年生产能力。新建包括香格里拉大酒店在内的大型太阳能中央热水系统项目10多个,产生了显著的节能减排的经济效益和社会效益。与政府和科研机构签订了可再生能源示范项目监测数据管理中心的平台”横向合作项目。

党建与学生工作:

党的建设是学院发展的根本政治保证。坚持围绕中心抓党建、促发展,全面推进党的建设,不断提高党建工作科学化水平。坚持人才是最可宝贵资源的理念,不断优化人才成长的环境和条件,为学院的持续稳定健康发展打下坚实的基础。坚持以人为本,充分调动全体师生员工的积极性、主动性和创造性,为学院改革发展建设营造和谐稳定的环境。坚持师德先行、立德树人,创新文化载体建设,推动学院文化的凝练和提升。坚持把发挥党的政治核心作用、党员的先锋模范作用与教职工依法当家作主有机统一起来,不断巩固和扩大创先争优活动的成果,为促进学院科学发展、跨越发展提供强大的精神动力和思想组织保证。

人才培养是学院各项工作的核心和落脚点。坚持育人为本、德育为先的理念,切实做到全员育人、全过程育人、全方位育人。坚持以服务于学生的成长成才为目的,进一步加强和改进大学生思想政治教育,不断提高思想政治教育的针对性和实效性。坚持传承与创新并举的方针,在不断提高课程教学质量的同时,继续推进教学技能比赛、学生素质拓展、课外学术科技、社团建设发展、社会实践活动等,学思结合,学以致用,知行统一。坚持典型示范、榜样引领,用身边人身边事教育身边人,不断推进创先争优活动深入持久地开展下去。

 

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福建省量子调控与新能源材料重点实验室Fujian Provincial Key Laboratory of Quantum Manipulation and New Energy Materials